鋼結(jié)構(gòu)4鋼結(jié)構(gòu)連接PPT課件

1、2.焊接連接2.1 常用焊接方法1) 電弧焊熔劑電機(jī)焊絲導(dǎo)線電源焊件熔劑移動方向自動電弧焊電源導(dǎo)線焊鉗焊條藥皮焊弧焊件熔池手工電弧焊手工電弧焊(半)自動埋弧焊氣體保護(hù)焊第1頁/共39頁2) 電阻焊3) 氣焊電源導(dǎo)線夾具壓力壓力焊點(diǎn)焊件乙炔氧氣焊槍焊條火焰焊件第2頁/共39頁2.2 焊接形式平接搭接T形接角接第3頁/共39頁2.3 焊縫型式1)按焊縫與力線方向不同分對接正焊縫對接斜焊縫搭接正焊縫搭接側(cè)焊縫2)按焊縫位置分平焊豎焊橫焊仰焊第4頁/共39頁2.4 焊縫代號與標(biāo)注方法102102.5 焊接材料1)焊條手工焊2)焊絲自動焊Q235焊件材料Q345E4312E5016HG60E6015-D

2、1焊條坡口焊現(xiàn)場角焊周邊角焊第5頁/共39頁2.6 焊縫許用應(yīng)力Matching filler metal 10015020025030035040002468101214161820Distance in mmVickersHv5屈服極限曲線抗拉極限曲線第6頁/共39頁焊縫材料不低于焊件材料性能應(yīng)力種類焊縫種類拉伸、壓縮應(yīng)力剪切應(yīng)力用普通方法檢查的手工焊對接對接及貼角焊縫自動焊或用精確方法檢查的手工焊8 . 0h28 . 0hh2h被焊件鋼材(母材)的許用應(yīng)力第7頁/共39頁3 對接焊縫的構(gòu)造與計算3.1 對接焊縫的構(gòu)造要求焊件厚度mmt10無坡口mmt2010V型、雙V型坡口mmt20U、

3、K、X型坡口1) 坡口型式ttt第8頁/共39頁2) 不同板厚mm4板厚之差4:1143) 焊縫長度Lf帶引弧板不帶引弧板引弧板LLLfmmLLf10第9頁/共39頁3.2 對接焊縫計算1)承受軸心拉壓力NNtfL對接正焊縫對接斜焊縫正應(yīng)力hftLNsinhftLN正應(yīng)力coshftLN剪應(yīng)力fLNN力方向焊縫長度NsinNcosN第10頁/共39頁2)彎矩與剪力共同作用tfLQMQMhWM彎曲應(yīng)力hItQS剪應(yīng)力222hzs復(fù)合應(yīng)力第11頁/共39頁3)例題mmt181mmt102mmh1200mmb400492113123108 . 6)2121(2122mmthbtbtthIQMkNQ2

4、00kNmM982慣性矩471101 . 12/ )2(mmthIW抗彎模量Q235鋼材,手工焊MPas235MPa176MPah141MPah99第12頁/共39頁MPaMPaWMh1411 .89101 . 11098076max最大拉應(yīng)力MPaMPahtQh996 .161012001020032相應(yīng)剪切應(yīng)力mmt181mmt102mmh1200mmb400QMkNQ200kNmM982MPaMPahzs1411 .92222max復(fù)合應(yīng)力第13頁/共39頁4 角焊縫的構(gòu)造與計算4.1角焊縫的構(gòu)造1)角焊縫的分類按焊縫與作用力方向分側(cè)焊縫端焊縫圍焊縫NNNNNN第14頁/共39頁按焊縫截

5、面型式分fhfhfh7 . 0fhfh5 . 1fh7 . 0fhfhfh7 . 0普通式平坡式凹面式2)角焊縫構(gòu)造要求角焊縫高度限制thmmf2 . 14ttttmmt6thfmmt6mmthf)21 (第15頁/共39頁角焊縫長度限制fffhLh608角焊縫搭接長度要求NNttt 5fL內(nèi)力沿側(cè)縫長度分布， 不受限制NN50tt第16頁/共39頁4.2角焊縫的計算1)焊縫應(yīng)力分析側(cè)焊縫正焊縫第17頁/共39頁3)受軸心力作用7 . 0hffLhNAN2)僅由兩側(cè)焊縫承載0.650.35不等肢角鋼角鋼連接型式角鋼類型1處0.72處0.3等肢角鋼不等肢角鋼0.750.25121212內(nèi)力分配比

6、例NNNN第18頁/共39頁)(22maxhMxMyQffQLhQAQ7 . 0QeQMrxryrxyM剪力引起的剪應(yīng)力合成應(yīng)力4)受彎矩剪力作用yxpMIIMrrIM/yxxMxIIMryxyMyIIMr彎矩引起的剪應(yīng)力第19頁/共39頁4.3 例題Q345鋼材MPas345MPa259MPah207MPah146型心位置mmthtLtthtLLx432)5 . 0(111kNQ100 xyh=200L1=150L2=200 xt=10A慣性矩4721331103 . 4)2(2121122mmthtLthtLIx4723211311033. 1)5 . 0(121)5 . 0(121(2m

7、mtxhthtxLtLtLIy第20頁/共39頁彎矩引起的剪應(yīng)力kNQ100 xyh=200L1=150L2=200 xt=10AMPaxLIIxLLQxIMyxApMx3 .58)/()()(/121MPahIIxLLQyIMyxApMy5 .54)5 . 0/()()(/21剪力引起的剪應(yīng)力MPahttLQAQQ2021A點(diǎn)合成應(yīng)力6 .94)(22maxhMxMyQMPa第21頁/共39頁5 焊縫連接的疲勞強(qiáng)度載荷特性交變載荷疲勞位置焊縫接頭處影響因素接頭型式，鋼材種類，焊縫應(yīng)力， 應(yīng)力循環(huán)特性，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，應(yīng)力譜措施構(gòu)件變截面處的平緩過渡,避免大拉應(yīng)力區(qū)布置焊縫, 平坡式焊縫，良好的

8、塑性韌性和抗裂性焊材計算,rr第22頁/共39頁6 焊縫的殘余應(yīng)力與變形6.1 原因不均勻溫度場高溫區(qū)拉應(yīng)力(后冷卻)低溫區(qū)壓應(yīng)力(先冷卻)無外界約束，拉壓應(yīng)力自相平衡同時出現(xiàn)不同方向的不均勻收縮變形C800C500C300彎曲變形角變形縱橫向收縮變形波浪變形扭曲變形殘余應(yīng)力殘余變形第23頁/共39頁6.2 殘余應(yīng)力的種類與分布1)縱向殘余應(yīng)力沿焊縫長度方向，冷卻先后不同，引起的縱向內(nèi)應(yīng)力焊接剛度溫度場變化梯度殘余應(yīng)力s(鋼材)第24頁/共39頁2)橫向殘余應(yīng)力沿焊縫縱向，彎曲變形趨勢施焊先后不同，冷卻先后不同3)沿焊縫厚度方向的殘余應(yīng)力厚度方向冷卻不同xyz第25頁/共39頁4)約束狀態(tài)下的

9、焊接應(yīng)力連接構(gòu)件間剛度不同，夾具約束焊縫不能自由變形非自平衡狀態(tài)外界約束解除,應(yīng)力釋放,剩余應(yīng)力殘余應(yīng)力(自平衡)縱向殘余應(yīng)力約束時截面應(yīng)力無約束時橫向殘余應(yīng)力第26頁/共39頁6.3 殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)性能的影響1)對結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度影響鋼材塑性對結(jié)構(gòu)靜力強(qiáng)度無影響殘余應(yīng)力載荷應(yīng)力NN合成應(yīng)力許用應(yīng)力第27頁/共39頁2)對結(jié)構(gòu)剛度影響殘余應(yīng)力截面應(yīng)力不均承載有效面積變形剛度3)壓桿穩(wěn)定4)低溫冷脆5)疲勞強(qiáng)度6.4 殘余變形對結(jié)構(gòu)性能的影響影響結(jié)構(gòu)安裝，正常使用，安全承載變形矯正第28頁/共39頁6.5 措施1)合理設(shè)計焊腳尺寸不易過大焊縫對稱布置2)合理焊接工藝設(shè)計合理施焊順序3)正確施工分段退

10、焊12345分塊拼焊1234對角跳焊局部加熱預(yù)加反變形分層焊IIIIII第29頁/共39頁7 螺栓連接7.1 螺栓連接型式按受力性質(zhì)分N剪力螺栓拉力螺栓拉剪螺栓按布置方式分并列錯列粗制，精制NNN第30頁/共39頁螺栓剪斷7.2 普通剪力螺栓連接計算1)破壞型式2)單個螺栓承載能力抗剪螺栓承載能力42QQndNd螺栓直徑Qn受剪面數(shù)目承壓能力JJtdN承載能力),min(JQNNN 3)多個螺栓連接螺栓數(shù)目/NNn 連接件拉斷螺栓擠壞NNNN第31頁/共39頁被連接件強(qiáng)度ANA構(gòu)件凈面積并列)(ndbtA錯列I-I截面)(ndbtA錯列II-II齒狀截面) 1(2221ndeanetANNII

11、btNNIIIIIIbt1eea第32頁/共39頁4)剪力和彎矩作用nQNQ22iiAMxyxMyN22iiAMyyxMxN)(22maxNNNNNMxMyQ剪力引起的螺栓剪力彎矩引起的螺栓剪力單個螺栓最大剪力QemaxNAxy第33頁/共39頁7.3 普通拉力螺栓連接計算N1)單個螺栓承載能力420dNl2)多個螺栓連接螺栓數(shù)目lNNn 3)拉力彎矩作用2maxmaxliNxMxnNNNM第34頁/共39頁7.4 高強(qiáng)螺栓連接計算1)單個螺栓抗剪能力摩擦型PnNm7 . 0mn摩擦面數(shù)目摩擦系數(shù)P螺栓預(yù)拉力7 . 0安全系數(shù)承壓型42QQndNJJtdN),min(QJQNNNN PnNQQ7 . 03 . 1 承拉型PN8 . 0第35頁/共39頁2)單個螺栓抗剪抗拉計算)4 . 1(7 . 02NPnNmPN7 . 022N0P)7 . 0(2PN 3)多個螺栓抗剪計算螺栓數(shù)目NNn 1N1N2N2N